瓦斯隧道施工技术
摘要：瓦斯具有爆炸性、渗透性、不稳定性、窒息性的特点。瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定的瓦斯浓度，一定温度的引火源和足够的氧气。所以在隧道施工时，尤其是可能含有瓦斯的隧道施工时，做好瓦斯的处理是非常重要的。 关键词：隧道、瓦斯、瓦斯隧道、施工 1、概述
地下空气的有害气体，根据其危害性及其特性，大致可分为三种类型：
1.1可燃烧和爆炸的气体,主要是沼气; 1.2具有窒息性气体,主要是二氧化碳;
1.3具有毒性的气体,主要上一氧化碳、硫化氢、二氧化碳和二氧化氮。 上述这些有害气体，在矿井中总称为瓦斯，由于从煤（岩）层涌出的有害气体主要是
沼气，习惯地将沼气称为瓦斯，本施工组织设计重点指隧道通过煤层的瓦斯隧道施工。
2、施工方法及施工工艺 2.1施工原则
隧道通过煤层瓦斯的原则:短进尺,弱爆破、强支护，勤监测，加强通风，快喷锚。
2.1.1短进尺,隧道通过煤层地区,因煤层有沼气溢出,围岩软弱,应力较大。每次开挖
进尺控制在2m以内，采用上导坑开挖方案或长台阶开挖，台阶长度300m。保持每次开挖面积小，瓦斯溢量不大，开挖轮廓能够迅速得到支护。
2.1.2强支护:采用长锚杆支护,使φ32自进式锚杆,长度为6～8m,超前支护。开挖后
采用型钢加式成U型钢架，两次喷射砼，先喷20cm，待变形后再喷15cm，总厚达35cm。提高模注砼衬砌刚度。其一，加大厚度；其二，提高衬砌材料强度。衬砌分二次，内层25cm，处层55cm，两层之间用塑料薄模作为瓦斯的隔离层。采用C30钢钎维砼，外层加受力钢筋，仰拱与拱墙一致，形成“加固围岩，改善变形，先柔后刚，先放后抗，变形留够，底部加强”的支护原则。
2.1.3勤监测:采用“双保险”监测措施。即建立遥控自动化监测系统与人工现场监测
相结合。遥控自动化系统由洞口监测中心（配置主控计算机）和洞内的控制分站以及在洞内各工作面，各巷道、塌方空洞，巷道转角等处瓦斯浓度设探头，风速探头，自动报警器，远程断电仪组组成。通过各探头，洞口和监测中心随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况，如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源。各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握，提高对事故的应变能力，特别是揭煤放炮期间，监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度变化曲线和涌出量，节省施工间隙。但设置自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离，
还要人工配合检查，实行装药前，放炮前，爆破后人工进行瓦斯检查（即一炮三检查）。使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间。
2.1.4弱爆破:采用低爆力部份露煤震动放炮方案。即采用低爆力的矿用安全炸药（目
前大量生产和使用的2号和3号煤矿许用炸药以及相应的抗水型，其对瓦斯的安全性随号数递增，威力则随号数递减）与安全雷管（煤矿许用毫秒电雷管最后一段延期小于130ms），装药系数与普通掘进爆破相同，只在岩石段装药，煤段不装药，在揭开煤层前的安全岩柱开始，进入煤巷及半煤半岩巷，直到进入全岩巷2m时的全过程，均须采取以下安全措施。
2.1.4.1预探(通过煤层之前先通过打探孔探测煤层位置); 2.1.4.2预测(施钻预测孔,取样试验确定是否有突出危险); 2.1.4.3预排(对有突出危险的煤层预先排放瓦斯); 2.1.4.4检验(打孔取样检验预排效果);
2.1.4.5震动放炮揭石门(用震动放炮把煤层之前的岩柱揭开); 2.1.4.6超前支护下掘进煤巷及半煤巷; 2.1.4.7设置加强的初期支护;
通过以上措施防止突出,防止软岩巷道出现坍方等失稳。
2.1.5加强通风:瓦斯隧道通风方案应结合施工期间的工区划分,在每个工区中采用独
立的巷道式通风系统。各工区通风系统互不干扰，斜进工区设专用竖井，较长的隧道设计平行导坑，使之通风形成回路。
瓦斯隧道施工期间设置合理的机械通风系统，其需要的风量应根据下列要求分别计算，并取其最大值作为设计风量。
2.1.5.1按隧道内同时工作最多人数以每人每分钟供给新鲜空气量4m3计算风量; 2.1.5.2按隧道内同时放炮使用的最多炸药量计算风量; 2.1.5.3按隧道内同时各工作面瓦斯涌出量计算风量;
2.1.5.4按瓦斯隧道所需的最小风速(防止瓦斯积聚的最小风速)计算风量; 取以上四种计算中的最大者作为设计风量。
瓦斯隧道在施工期间，设专门的通风管理机构，负责通风系统各种设备的管理和检修，定期测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度等并作出详细记录，计算有效风量。 施工期间，保证连续通风，在特殊情况下停风时，应同时停止工作，撤出人员，切断一切电源，恢复通风前首先检查瓦斯深度。
2.1.6
快锚喷:由于煤层软弱松散,爆破后往往不等支护产生坍塌冒顶,因此必须设置
超前支护。采用自进式注浆锚杆作为超前支护，利用中空立杆身注浆（带止浆塞）注浆压力须达到2.0MPa,水泥浆固结半径达到15～20cm,锚杆间距为0.25～30cm,胶结煤粉,使得环型相对稳定,不发生煤粉散落。
由于煤层地段围岩多为Ⅱ、Ⅲ类，应力高，开挖后加强支护会产生大变形，其初期支护参数见下表
普通煤层地层初期支护参数
围岩类别 喷 砼 (cm) Ⅱ Ⅲ 20 10 钢筋网 (mm及cm) φ8×φ12@20 φ6×φ8@20 锚杆 (cm) 3m@100 3m@100 预留变形量 (cm) 12 8 钢格栅栏 (cm) 四肢@50 注：＠表示间隔。
3、劳动力组织及进度指标
3.1瓦斯隧道原则上分上、下部开挖组织劳动力。每个班比普通隧道施工人员增加2～
人通风监测人员。衬砌分二次衬砌，第一次使用简易衬砌台架，第二次使用衬砌台车。增加一个工作面，需6～8人。
3.2瓦斯隧道，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ类， 且工序多，岩石地段按常规安排进度，煤层地
段开挖可根据煤层的厚薄，安排为为25～45m/月，衬砌与普通隧道相同。
4、机械设备配置
主 要 施 工 机 械、仪 器
机 械 名 称 风动凿岩机 钻孔 水平钻机 耙斗式装碴机 装碴 立爪装碴机 电瓶车 电瓶车 运碴 梭式矿车 矿车 通风 主扇 S8D U型 1KDBN0.18 LZ—120B XK8—7/144KBT CDXT—2.5 TXU—75型、YG40 P—30B 型 号 7655型
局扇 主控计算机 洞内分站 高瓦斯传感器 低瓦斯传感器械 监测 备用电流 远程断电仪 报警器 风速传感器 气体化验车 DXB88—1 HP586 5、质量控制要点
5.1瓦斯隧道施工的关键是控制空气的瓦斯含量,隧道的各部允许浓度指标。各部位允
许浓度见下表
瓦 斯 容 许 浓 度 指 标
部 位 总回风巷道 工作面 工作面回风流 局扇及开关地点10m附近 瓦 斯 容 许 浓 度 0.75 1.0 1.0 0.5 5.2严格瓦斯隧道的风速,正常通风巷道或采煤工作面,煤壁涌出的瓦斯与风流的将近,
将为因风量(或风速)的变化而变化,此时风流携带的瓦斯量等于煤壁的瓦斯量,最小风速的取值对于风量计算关系极大。
瓦斯隧道容许风速最低指标
部 位 正洞已衬砌断面 正洞未衬砌断面 平导、正洞开挖工作面 容许最低风速（m/s） 1.0 1.0 1.0 5.3瓦斯隧道施工过程中,穿过煤系层,隧道揭煤层对瓦斯涌出量最大,危害最严重,准
确计算瓦斯涌出量,配备相应的通风设备至关重要,揭煤前预探、预测
、预钻,排放瓦斯，检验开挖支护，安全防护均进行严格控制。
5.4隧道通过的煤系地层,围岩等级都较低,一般为Ⅱ类或Ⅲ类，且地应力较高，其初
期支护要求平整、光滑，不能有造成瓦斯聚集的死角。
6、安全措施
6.1瓦斯隧道施工管理,要坚决贯彻“安全第一，预防为主，依靠科学，综合管理”的
方针，施工中的各项管理工作必须在此方针的基础上做到科学、简便、严密、系统。
6.2建立安全管理网络，对瓦斯的管理实行三级管理制：
6.2.1 建立局集团公司瓦斯检测中心,负责检查监督瓦斯检测,煤层突出危险性预测
和防突措施效果检查以及瓦检仪的定期鉴定工作;
6.2.2 建立处通风防爆科,组织各施工单位的瓦斯检测工作;
6.2.3 建立队通风防爆室,设专人日夜实施瓦斯检测和通风防爆工作。 6.3进行职工安全教育及上岗培训:
6.3.1 凡从事瓦斯隧道工作的干部、工人都必须进行瓦斯的安全技术培训，并经考试
合格后发给《安全工作合格证》。未经培训世界形势培训未取得合格证人员，班干部不许指挥生产，工人不准上岗作业；
6.3.2 电工、爆破工、瓦斯检测人员，电器设备防爆检查员及仪器、仪表校正人员和
突出措施效果检查人员等特别作业人员，必须经地方劳动局、煤矿矿务局等有关部门培训，取得合格证后，方准上岗。
6.3.4调换工种人员及参与技术革新的有关人员，必须重新进行安全技术培训。 6.3.5结合揭煤施工和安全教育，每揭一道突出煤层前，必须对干部工人进行防突防爆教育，工程队每周安全检查进行周安全教育，组织学习事故案例，分析事故发生原因及预防措施，提高防止事故的能力。
6.4 所有洞内机电设备,不论移动式或固定式都必须采用安全防爆类型.进风巷道中采用安全照明灯,在工作面或回风巷中,必须采用矿用防爆型照明灯。禁止洞内电气设备接零，检修和迁移电气设备必须停电进行，不准带电作业。普通型携带测量仪表只准在瓦斯劳动保护浓度1%以下地点使用。
6.5瓦斯隧道供电,须采用双回路直供电源线路。经由地成架空线路引入隧道中心的供
电线路，须在隧道洞口外安设避雷装置。由于地面直接铺入隧道的轨道，露天架空引入（出）的管理，都必须在隧道附近将金属不小于两处的良好的集中接地。每月必须测定一次接地电阻值。
6.6洞内使用的各种机电设备，必须安设自动检测报警断电装置。
6.7工作人员进入隧道前,必须进行登记和接受洞口值班人员进入隧道前,必须进行登
记和接受洞口值班人员的检查,不准将火柴、打火机、损坏的烊灯及其它易燃物品带入洞内。严禁穿化纤衣服进洞。
6.8进洞实习或参观人员,应先进行有关防治瓦斯劳动保护安全常识的学习,并遵守有
关防爆知识。
6.9建立安全施工的各项作管理制度，细化到每个工序，每一作业程序，做到全标准化。使之作业人员有章可循，不给违章者留下一点空隙。
综上所述：只有在施工时以预防为主，安全第一，做好应急预案，在保证符合设计及验收标准的情况下，对瓦斯段进行加强，无论是初支还是衬砌都必须进行加强。这样才能在后期施工中，防止瓦斯对隧道和人体进行伤害。
参考文献
[1]TB10120-2002.铁路瓦斯隧道技术规范.
